Nghiên cứu sử dụng chế phẩm vi sinh microbelift n1 để nâng cao hiểu quả xử lý nitơ photpho trong nước thải khoai mì tại tỉnh tây ninh

Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu sử dụng chế phẩm vi sinh MICROBELIFT-N1, để nâng cao hiểu xử lý nitơ, photpho nước thải khoai mì tỉnh Tây Ninh MỤC LỤC MỞ ĐẦU ii ĐẶT VẤN ĐỀ ii ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU iii MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU iv NỘI DUNG NGHIÊN CỨU iv PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU iv Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI vi CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ SẢN XUẤT VÀ XỬ LÝ NƢỚC THẢI TINH BỘT MÌ GIỚI THIỆU VỀ CÂY KHOAI MÌ 1.1 1.1.1 Phân loại khoai mì 1.1.2 Cấu tạo khoai mì 1.1.3 Thành phần hóa học TỔNG QUAN NGÀNH CÔNG NGHIỆP SẢN XUẤT BỘT MÌ 1.2 1.2.1 Giới thiệu chung 1.2.2 Hiện trạng ngành chế biến tinh bột mì Việt Nam 1.3 HIỆN TRẠNG Ô NHIỄM NGÀNH SẢN XUẤT TINH BỘT KHOAI MÌ 10 1.4 NHỮNG NGHIÊN CỨU VỀ XỬ LÝ NƢỚC THẢI SẢN XUẤT TINH BỘT MÌ 11 1.5 GIỚI THIỆU VỀ NHÀ MÁY SẢN XUẤT TINH BỘT KHOAI MÌ TAPIOCA – TÂY NINH 11 CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CÁC QUÁ TRÌNH XỬ LÝ NITƠ BẰNG PHƢƠNG PHÁP SINH HỌC 31 2.1 XỬ LÝ NƢỚC THẢI CHỨA NITƠ 31 2.2 NITRAT HÓA 32 2.3 KHỬ NITRIT VÀ NITRAT 33 2.4 MỘT SỐ CƠNG TRÌNH SINH HỌC KHỬ NITƠ 33 2.4.1 Quá trình LUDZACK-ETTINGER hiệu chỉnh (1973) 33 2.4.2 Sequencing Batch Reactors (SBR) 35 2.4.3 Mƣơng Oxi Hóa 35 HVTH: NGUYỄN ĐỨC PHƢƠNG Trang I Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu sử dụng chế phẩm vi sinh MICROBELIFT-N, để nâng cao hiểu xử lý nitơ, photpho nước thải khoai mì tỉnh Tây Ninh 2.4.4 Bioerg 36 2.5 XỬ LÝ P 37 2.6 GIỚI THIỆU CH PH M VI SINH MICROBELIFT – N1 37 2.7 MÔ HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ C CH TI N HÀNH 39 CHƢƠNG 3: 3.1 ẾT QUẢ NGHI N C U VÀ THẢO LU N 43 K T QUẢ QU TRÌNH CHẠY TĨNH TRÊN MƠ HÌNH 43 3.1.1 Chạy t nh tải trọng thời gian 24h 43 3.1.2 Chạy t nh tải trọng 16h 48 3.1.3 Chạy t nh tải trọng thời gian 8h 54 3.2 K T QUẢ QU TRÌNH CHẠY ĐỘNG TRÊN MƠ HÌNH 59 3.2.1 Chạy ộng tải trọng thời gian 24h 59 3.2.2 Chạy ộng tải trọng thời gian 16h 65 3.2.3 Chạy ộng tải trọng thời gian 8h 70 ẾT LU N VÀ IẾN NGH 75 Kết lu n 75 Kiến nghị 76 Tiếng Anh 78 HVTH: NGUYỄN ĐỨC PHƢƠNG Trang II Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu sử dụng chế phẩm vi sinh MICROBELIFT-N, để nâng cao hiểu xử lý nitơ, photpho nước thải khoai mì tỉnh Tây Ninh DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng : Các thơng số nƣớc thải cần phân tích vi Bảng 1 : Thành phần hóa học củ khoai mì Bảng : Thành phần hóa học v củ b khoai mì Bảng : Thống kê số liệu diện tích, sản lƣợng suất khoai mì tính nƣớc giai oạn 2011 – 2015 Bảng : Một số nhà máy sản xuất tinh bột khoai mì tỉnh miền Nam Bảng : Tải lƣợng ô nhiễm nƣớc thải tinh bột khoai mì Việt Nam 11 Bảng : Diện tích hạng mục cơng trình nhà máy 14 Bảng : Nhu cầu sử dụng hóa chất nhà máy 18 Bảng : Danh mục hóa chất sử dụng hệ thống xử lý nƣớc thải 19 Bảng : Các thông số nƣớc thải ngành sản xuất tinh bột khoai mì 21 Bảng : Một số tiêu nƣớc thải làm sở cho việc thiết kế hệ thống xử lý (Trích kết thí nghiệm chạy mơ hình thực tế) 41 Bảng : Kết phân tích nƣớc thải ầu vào 24h 43 Bảng : Kết phân tích tiêu mơ hình khơng có tăng cƣờng vi sinh tải trọng 24h 43 Bảng 3 : Hiệu suất khử Nitơ mơ hình khơng tăng cƣờng vi sinh 24h 44 Bảng : Hiệu suất khử Photpho mơ hình khơng tăng cƣờng vi sinh 24h 45 Bảng : Kết phân tích tiêu mơ hình có tăng cƣờng vi sinh tải trọng 24h 46 Bảng : Hiệu suất khử Nitơ mơ hình có tăng cƣờng vi sinh 24h 46 Bảng : Hiệu suất khử Photpho mơ hình có tăng cƣờng vi sinh 24h 47 Bảng : Kết phân tích nƣớc thải ầu vào 16h 48 Bảng : Kết phân tích tiêu mơ hình khơng có tăng cƣờng vi sinh tải trọng 16h 49 Bảng 10 : Hiệu suất khử Nitơ mơ hình khơng có tăng cƣờng vi sinh 16h 49 Bảng 11 : Hiệu suất khử Photpho mơ hình khơng có tăng cƣờng vi sinh 16h 50 Bảng 12 : Kết phân tích tiêu mơ hình có tăng cƣờng vi sinh tải trọng 16h 51 HVTH: NGUYỄN ĐỨC PHƢƠNG Trang III Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu sử dụng chế phẩm vi sinh MICROBELIFT-N, để nâng cao hiểu xử lý nitơ, photpho nước thải khoai mì tỉnh Tây Ninh Bảng 13 : Hiệu suất khử Nitơ mơhình có tăng cƣờng vi sinh 16h 52 Bảng 14 : Hiệu suất khử Photpho mơ hình có tăng cƣờng vi sinh 16h 53 Bảng 15 : Kết phân tích nƣớc thải ầu vào 8h 54 Bảng 16 : Kết phân tích tiêu mơ hình khơng có tăng cƣờng vi sinh tải trọng thời gian 8h 54 Bảng 17 : Hiệu suất khử Nitơ mơ hình khơng có tăng cƣờng vi sinh 8h 55 Bảng 18 : Hiệu suất khử Photpho mơ hình khơng có tăng cƣờng vi sinh 8h 56 Bảng 19 : Kết phân tích tiêu mơ hình có tăng cƣờng vi sinh tải trọng 8h 57 Bảng 20 : Hiệu suất khử Nitơ mô hình có tăng cƣờng vi sinh 8h 57 Bảng 21 : Hiệu suất khử Photpho mơ hình khơng có tăng cƣờng vi sinh 8h 58 Bảng 22 : Kết phân tích nƣớc thải ầu vào 24h 59 Bảng 23 : Kết phân tích tiêu mơ hình khơng có tăng cƣờng vi sinh tải trọng 24h 60 Bảng 24 : Hiệu suất khử Nitơ mơ hình khơng có tăng cƣờng vi sinh 24h 60 Bảng 25 : Hiệu suất khử PhotPho mơ hình khơng có tăng cƣờng vi sinh 24h 61 Bảng 26 : Kết phân tích tiêu mơ hình có tăng cƣờng vi sinh tải trọng 24h 62 Bảng 27 : Hiệu suất khử Nitơ mơ hình có tăng cƣờng vi sinh 24h 63 Bảng 28 : Hiệu suất khử PhotPho mơ hình có tăng cƣờng vi sinh 24h 64 Bảng 29 : Kết phân tích nƣớc thải ầu vào 16h 65 Bảng 30 : Kết phân tích tiêu mơ hình khơng có tăng cƣờng vi sinh tải trọng 16h 65 Bảng 31 : Hiệu suất khử Nitơ mơ hình khơng có tăng cƣờng vi sinh 16h 65 Bảng 32 : Hiệu suất khử PhotPho mơ hình khơng có tăng cƣờng vi sinh 16h 66 Bảng 33 : Kết phân tích tiêu mơ hình có tăng cƣờng vi sinh tải trọng 16h 67 Bảng 34 : Hiệu suất khử Nitơ mơ hình có tăng cƣờng vi sinh 16h 68 Bảng 35 : Hiệu suất khử PhotPho mơ hình có tăng cƣờng vi sinh 16h 69 Bảng 36 : Kết phân tích nƣớc thải ầu vào 8h 70 HVTH: NGUYỄN ĐỨC PHƢƠNG Trang IV Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu sử dụng chế phẩm vi sinh MICROBELIFT-N, để nâng cao hiểu xử lý nitơ, photpho nước thải khoai mì tỉnh Tây Ninh Bảng 37 : Kết phân tích tiêu mơ hình khơng có tăng cƣờng vi sinh tải trọng 8h 70 Bảng 38 : Hiệu suất khử Nitơ mơ hình khơng có tăng cƣờng vi sinh 8h 71 Bảng 39 : Hiệu suất khử Photpho mơ hình khơng có tăng cƣờng vi sinh 8h 71 Bảng 40 : Kết phân tích tiêu mơ hình có tăng cƣờng vi sinh tải trọng 8h 72 Bảng 41 : Hiệu suất khử Nitơ mơ hình có tăng cƣờng vi sinh 8h 73 Bảng 42 : Hiệu suất khử PhotPho mơ hình khơng có tăng cƣờng vi sinh 8h 74 HVTH: NGUYỄN ĐỨC PHƢƠNG Trang V Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu sử dụng chế phẩm vi sinh MICROBELIFT-N, để nâng cao hiểu xử lý nitơ, photpho nước thải khoai mì tỉnh Tây Ninh DANH SÁCH HÌNH Hình 1 Cây khoai mì Hình Sơ quy trình chế biến tinh bột khoai mì Hình Sơ vị trí nhà máy chế biến tinh bột khoai mì khu vực 13 Hình Quy trình cơng nghệ sản xuất tinh bột khoai mì 15 Hình Quy trình ép bã mì 17 Hình B biogas 23 Hình B Anoxic 23 Hình Mƣơng oxy hóa 24 Hình B l ng sinh học 24 Hình 10 B keo tụ tạo 25 Hình 11 B l ng hóa lý 25 Hình 12 B khử tr ng 26 Hình 13 Sơ công nghệ ề xuất 27 Hình Quá trình chuy n hóa Nitơ nƣớc thải 31 Hình 2 Sơ trình LUDZACK – ETTINGER hiệu chỉnh (1973) 34 Hình Sơ trình BardenphoTM 34 Hình Các giai oạn trình SBR 35 Hình Sơ mƣơng oxy hóa khử nitơ 36 Hình Sơ cơng nghệ BIOERG kết hợp khử nitơ photpho 36 Hình Mơ hình nghiên cứu 39 Hình Đồ thị bi u diễn thay ổi Nitơ tổng theo thời gian 44 Hình Đồ thị bi u diễn thay ổi Photpho tổng theo thời gian 45 Hình 3 Đồ thị bi u diễn thay ổi Nitơ tổng theo thời gian 47 Hình Đồ thị bi u diễn thay ổi Photpho tổng theo thời gian 48 Hình Đồ thị bi u diễn thay ổi Nitơ tổng theo thời gian 50 Hình Đồ thị bi u diễn thay ổi Photpho tổng theo thời gian 51 Hình Đồ thị bi u diễn thay ổi Nitơ tổng theo thời gian 52 Hình Đồ thị bi u diễn thay ổi Photpho tổng theo thời gian 53 Hình Đồ thị bi u diễn thay ổi Nitơ tổng theo thời gian 55 HVTH: NGUYỄN ĐỨC PHƢƠNG Trang VI Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu sử dụng chế phẩm vi sinh MICROBELIFT-N, để nâng cao hiểu xử lý nitơ, photpho nước thải khoai mì tỉnh Tây Ninh Hình 10 Đồ thị bi u diễn thay ổi Photpho tổng theo thời gian 56 Hình 11 Đồ thị bi u diễn thay ổi Nitơ tổng theo thời gian 58 Hình 12 Đồ thị bi u diễn thay ổi Photpho tổng theo thời gian 59 Hình 13 Đồ thị bi u diễn thay ổi Nitơ tổng theo thời gian 61 Hình 14 Đồ thị bi u diễn thay ổi Photpho tổng theo thời gian 62 Hình 15 Đồ thị bi u diễn thay ổi Nitơ tổng theo thời gian 63 Hình 16 Đồ thị bi u diễn thay ổi Photpho tổng theo thời gian 64 Hình 17 Đồ thị bi u diễn thay ổi Nitơ tổng theo thời gian 66 Hình 18 Đồ thị bi u diễn thay ổi Photpho tổng theo thời gian 67 Hình 19 Đồ thị bi u diễn thay ổi Nitơ tổng theo thời gian 68 Hình 20 Đồ thị bi u diễn thay ổi Photpho tổng theo thời gian 69 Hình 21 Đồ thị bi u diễn thay ổi Nitơ tổng theo thời gian 71 Hình 22 Đồ thị bi u diễn thay ổi Nitơ tổng theo thời gian 72 Hình 23 Đồ thị bi u diễn thay ổi Nitơ tổng theo thời gian 73 Hình 24 Đồ thị bi u diễn thay ổi Nitơ tổng theo thời gian 74 HVTH: NGUYỄN ĐỨC PHƢƠNG Trang VII Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu sử dụng chế phẩm vi sinh MICROBELIFT-N, để nâng cao hiểu xử lý nitơ, photpho nước thải khoai mì tỉnh Tây Ninh LỜI CẢM ƠN Tác giả xin chân thành cảm ơn quý Thầy, Cô Khoa Công nghệ Sinh Học - Thực Phẩm - Môi Trƣờng; Trƣờng Đại học Cơng Nghệ Thành Phố Hồ Chí Minh (Hutech), truyền ạt cho tơi nhiều kiến thức bổ ích cơng việc sống tạo iều kiện cho học t p suốt thời gian học Cao học trƣờng Chân thành cảm ơn PGS TS Huỳnh Phú, thầy t n tình hƣớng dẫn dạy cho tơi suốt trình thực Lu n văn tốt nghiệp Cao học Cảm ơn Công ty TNHH Tapioca tạo iều kiện cho thực Lu n văn Và gửi lời cảm ơn ến tất bạn lớp 15SMT11 c ng ồng hành, ộng viên giúp ỡ mặt thời gian học t p Cám ơn, vợ con, gia ình, anh chị em bạn bè cỗ vũ ộng viên cho tơi hồn thành Lu n văn Trong trình thực Lu n văn tốt nghiệp không tránh kh i thiếu sót, cảm ơn nh n xét, óng góp ý kiến Thầy, Cô ồng nghiệp Lu n văn ƣợc hoàn thiện với chất lƣợng tốt Tác giả Nguyễn Đức Phƣơng HVTH: NGUYỄN ĐỨC PHƢƠNG Trang i Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu sử dụng chế phẩm vi sinh MICROBELIFT-N, để nâng cao hiểu xử lý nitơ, photpho nước thải khoai mì tỉnh Tây Ninh MỞ ĐẦU ĐẶT VẤN ĐỀ Khoai mì nơng nghiệp ƣợc cơng nghiệp hóa thành cơng Ở nƣớc ta, khoai mì ƣợc trồng từ Nam B c C ng với việc trồng, từ lâu nhân dân ta chế biến thành lƣơng thực cho ngƣời, gia súc (s n lát) chế biến thành ăn dân d nhƣ làm bánh, nấu chè,… Nhiều ngành cơng nghiệp chế biến thực phẩm có sử dụng tinh bột khoai mì phát tri n dẫn ến nhu cầu tinh bột khoai mì tăng nhanh chóng Theo Bộ Nơng nghiệp Phát tri n nơng thơn, năm 2013, diện tích trồng khoai mì Việt Nam ạt 544.000 ha, suất khoai mì tƣơi bình quân ạt gần 18 tấn/ha sản lƣợng ạt 9,74 triệu Hiện sản lƣợng khoai mì Việt Nam tăng gấp 3,93 lần, suất tăng lần so với năm 2000 Thế nhƣng, i sau phát tri n kinh tế từ ngành sản xuất khoai mì mang lại hàng loạt vấn ề môi trƣờng, ặc biệt vấn ề nƣớc thải sản xuất tinh bột khoai mì Nƣớc thải ngành sản xuất khoai mì phần lớn nƣớc rửa củ tách tinh bột, thành phần tiêu ô nhiễm chủ yếu hàm lƣợng hữu cơ, ộ ục cao Phần lớn, nƣớc thải chƣa xử lý mà xả thẳng xuống hệ thống kênh rạch khu ất trống tự thấm nƣớc, lâu ngày hàm lƣợng hữu lớn phân hủy bốc m i chua nồng, Nƣớc thải ngấm vào nƣớc ngầm làm cho giếng không th sử dụng ƣợc cho việc sinh hoạt ngƣời dân, nƣớc thải ứ ộng mƣơng r nh bốc m i thối khó chịu,… Đ kh c phục tình trạng này, nhiều cơng ty sản xuất ầu tƣ số tiền không nh việc xây dựng hệ thống xử lý nƣớc thải trƣớc xả thải môi trƣờng theo QCVN 40-2011/BTNMT Thế nhƣng, công nghệ xử lý nƣớc thải ngành khoai mì nhiều bất c p; Nhƣợc i m, hiệu xử lý cơng trình khơng cao dẫn tới việc phải tăng kích thƣớc cơng trình xử lý qua nhiều b c tốn tài Xu hƣớng xử lý nƣớc thải giảm ô nhiễm thứ cấp (bùn thải) chi phí v n hành thấp (hóa chất) nên phƣơng pháp sinh học ƣợc ƣu tiên hàng ầu việc lựa chọn HVTH: NGUYỄN ĐỨC PHƢƠNG Trang ii Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu sử dụng chế phẩm vi sinh MICROBELIFT-N, để nâng cao hiểu xử lý nitơ, photpho nước thải khoai mì tỉnh Tây Ninh cơng nghệ xử lý Chính iều ó, nhiều nghiên cứu ƣợc thực nhằm tìm chuẩn vi sinh xử lý tốt thích ứng ƣợc với iều kiện tự nhiện Việt Nam Vi sinh MICROBELIFT - N1, chuẩn vi sinh 100% có nguồn gốc tự nhiên ƣợc nghiên cứu, ni cấy phát tri n phịng thí nghiện sinh hóa Hoa Kỳ Với khả ẩy mạnh, thiết l p trì q trình nitrat hố cơng trình xử lý nƣớc thải nên MICROBELIFT - N1 ƣợc áp dụng xử lý nƣớc thải từ năm 1976 nhiều nơi giới Thế nhƣng, MICROBELIFT - N1 ƣợc sử dụng Việt Nam năm gần ây hầu nhƣ chƣa có nghiên cứu cụ th ƣợc cơng bố liên quan ến việc áp dụng chuẩn vi sinh với lƣu lƣợng phù hợp cho hiệu cao Nhằm trả lời câu h i trên, ề tài lu n văn “Nghiên cứu sử dụng chế phẩm vi sinh MICROBELIFT - N1 để nâng cao hiệu khử Nitơ, Photpho nƣớc thải khoai mì tỉnh Tây Ninh” ƣợc thực ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tƣợng nghiên cứu a) Nước thải tinh bột khoai mì Đối tƣợng nghiên cứu thứ lu n văn nƣớc thải ngành cơng nghiệp sản xuất tinh bột khoai mì Đây loại nƣớc thải gây ô nhiễm nặng nề cho môi trƣờng tải lƣợng ô nhiễm hữu cao, ộ pH thấp, hàm lƣợng chất r n lơ lửng, dinh dƣỡng cao ặc biệt hàm lƣợng N, amoni cao, có m i nồng khó chịu b) Chế phẩm vi sinh MICROBELIFT-N1 Do thành phần nƣớc thải có hàm lƣợng N, Amoni cao Nên vấn ề tăng khả hiệu cho việc xử lý nƣớc phải khử ƣợc lƣợng Nitơ, Photpho MICROBE-LIFT N1 quần th vi sinh ặc hiệu cao chuy n hóa nitơ ƣợc thiết kế ặc biệt thúc ẩy, thiết l p trì q trình chuy n hóa nitơ hệ thống xử lý nƣớc thải ƣợc thiết kế ph hợp MICROBELIFT N1 chứa vi khuẩn Nitrosomonas spp Nitrobacter spp Nitrosomonas spp chuy n hóa ammonia thành nitrite Nitrobacter spp chuy n hóa nitrite thành nitrate Nhóm vi sinh chọn lọc có tính chun biệt cao u cầu iều kiện ặc biệt ạt q trình nitrate hóa ổn ịnh HVTH: NGUYỄN ĐỨC PHƢƠNG Trang iii Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu sử dụng chế phẩm vi sinh MICROBELIFT-N, để nâng cao hiểu xử lý nitơ, photpho nước thải khoai mì tỉnh Tây Ninh Bảng 28: Hiệu suất khử PhotPho mơ hình có tăng cư ng vi sinh 24h Ngày Photpho Tổng mg/l Hiệu suất khử Photpho (%) 0h 14,6 24h 13,7 6,16 48h 33,3 -128,08 72h 6,96 52,33 96h 1,61 88,97 120h 3,88 73,42 144h 11,11 23,90 168h 19,78 -35,48 Hình 16: Đồ thị biểu diễn thay đổi Photpho tổng theo thời gian Nhận xét: Photpho tổng nƣớc thải ầu thay ổi không ổn ịnh, lúc tăng lúc giảm, hiệu xử lý Photpho tổng nƣớc thải ạt mức cao 88,97% Với thời gian chạy liên tục 96h HVTH: NGUYỄN ĐỨC PHƢƠNG Trang 64 Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu sử dụng chế phẩm vi sinh MICROBELIFT-N, để nâng cao hiểu xử lý nitơ, photpho nước thải khoai mì tỉnh Tây Ninh 3.2.2 Chạy ộng tải trọng thời gian 16h Bảng 29: Kết phân tích nước thải đầu vào 16h STT CHỈ TIÊU PHÂN TÍCH ĐƠN VỊ K T QUẢ N-NO2- mg/l